Система охлаждения электрической машины

Система охлаждения электрической машины

Реферат

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для охлаждения электрогенераторов и электродвигателей.

Наиболее близкой системой того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является система охлаждения электрической машины, включающая источник сжатого воздуха с напорным трубопроводом, делящую вихревую трубу, имеющую в результате энергетического разделения две полости - горячую и холодную, полый вал электрической машины, по оси которого выполнен трубчатый канал для прохода холодного потока от делящей вихревой трубы, а пространство, образованное наружной поверхностью трубчатого канала и внутренней поверхностью полого вала, является тепловой трубой, конденсационная область которой - наружная поверхность трубчатого канала, а испарительная область - внутренняя поверхность полого вала (см. Пат. РФ №2279172 / Жуховицкий Д.Л., Цынаева А.А., бюлл. №18 от 27.06.2006).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной системы, принятой за прототип, относится то, что охлаждение электрической машины осуществляется не достаточно эффективно.

Сущность изобретения заключается в повышении ресурса работы электрической машины.

Технический результат - эффективное и равномерное охлаждение электрической машины за счет использования эффекта газодинамической температурной стратификации.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в предлагаемой системе охлаждения электрической машины, содержащей источник сжатого воздуха с напорным трубопроводом, полый вал, по оси которого выполнен трубчатый канал, пространство, образованное внутренней поверхностью полого вала и наружной поверхностью трубчатого канала, являющееся тепловой трубой, испарительная область которой - внутренняя поверхность полого вала, а конденсационная область - наружная поверхность трубчатого канала, особенность заключается в том, что трубчатый канал выполнен в виде сопла Лаваля.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На фигуре предлагаемая система охлаждения электрической машины, где показаны:

источник сжатого воздуха 1, напорный трубопровод 2, полый вал 3, трубчатый канал 4, пространство 5, внутренняя поверхность полого вала 6, наружная поверхность трубчатого канала 7.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Работа системы охлаждения электрической машины осуществляется следующим образом.

Сжатый воздух от источника сжатого воздуха 1 и напорный трубопровод 2 служат для подачи охладителя (воздуха, газа и т.д.) к электрической машине. Ротор электрической машины охлаждается за счет того, что вал выполнен полым, а внутри полого вала 3 имеется трубчатый канал 4. Пространство 5 между внутренней поверхностью полого вала 6 и наружной поверхностью трубчатого канала 7 является тепловой трубой.

При работе электрической машины ее элементы нагреваются (ротор, статор). За счет выделяющегося тепла жидкость на внутренней поверхности полого вала 6 кипит, образуя пар в пространстве 5. Под действием центробежных сил пар отбрасывается к наружной поверхности трубчатого канала 7. Трубчатый канал 4 выполнен в виде сопла Лаваля. В трубчатом канале 4, выполненном в виде сопла Лаваля, осуществляется ускорение воздуха, поступающего от источника сжатого воздуха 1. Скорость воздуха становится больше скорости звука. При этом во внутреннем пространстве 5 жидкость (пар, конденсат) движется с дозвуковой скоростью. Известно, что момент импульса возле стенки в сверхзвуковом потоке газа за счет работы сил трения переходит в тепло, которое отводится за счет механизмов теплопроводности. Если количества тепла, отводимого от стенки за счет теплопроводности, становится больше подводимого тепла за счет сил трения (критерий Pr<1), происходит перераспределение температуры газа в сверхзвуковом потоке газа. Таким образом, увеличение скорости сверхзвукового потока охладителя (воздуха, газа) в трубчатом канале 4 приводит к снижению температуры восстановления и к передаче тепла от потока в пространстве 5 к сверхзвуковому потоку в трубчатом канале 4 (за критическим сечением сопла Лаваля). При этом образующийся пар в пространстве 5, отброшенный к наружной поверхности трубчатого канала 7 (конденсационной области тепловой трубы), конденсируется на наружной поверхности трубчатого канала 7. Это происходит при отводе тепла к сверхзвуковому потоку охладителя (воздуха, газа и т.д.) из-за перераспределения температуры газа в сверхзвуковом потоке охладителя (процесс газодинамической температурной стратификации). То есть интенсифицируется отвод тепла от наружной поверхности трубчатого канала 7. Получаемый конденсат под действием центробежных сил перемещается от наружной поверхности трубчатого канала 7 к внутренней поверхности полого вала 6 (испарительной области тепловой трубы). Так, за счет использования эффекта газодинамической температурной стратификации охладителя осуществляется интенсивное и равномерное охлаждение электрической машины, что ведет к повышению ресурса ее работы.

Система охлаждения электрической машины, содержащая источник сжатого воздуха с напорным трубопроводом, полый вал, по оси которого выполнен трубчатый канал, пространство, образованное внутренней поверхностью полого вала и наружной поверхностью трубчатого канала, являющееся тепловой трубой, испарительная область которой - внутренняя поверхность полого вала, а конденсационная область - наружная поверхность трубчатого канала, отличающаяся тем, что трубчатый канал выполнен в виде сопла Лаваля.